은(Ag) 첨가에 따른 교정용 Titanium 합금의 특성

Abstract

[한글]

교정용 NiTi 합금은 초탄성과 형상기억효과가 있으나 니켈과 titanium의 조성비와 구성상태에 매우 민감하다. Fe, Al, Cr, Co, V, Pt, Pd, Zr, Hf, Nb 와 Cu 등의 많은 원소와의 결합에 대한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 니켈은 생체 내에서 알러지 반응을 일으키는 요소로 논란이 되고 있다. Titanium은 생체적합성이 우수하나 성형성과 접합성이 낮고 파절에 약하다. 본 연구에서는 치의학 및 의학적 용도로 NiTi 합금과 Titanium에 은(Ag)을 첨가하여 그 효과를 조사하였다.

NiTiAg 합금과 TiAg 합금을 제작하기 위해 아크 용해하고 시편을 진공로에서 950℃로 72시간 열처리하여 균질화시켰다. 950℃에서 압연하여 판형의 시편을 만들고 950℃의 진공로에서 열처리한 뒤 냉각하였다. NiTiAg 합금과 TiAg 합금의 특성을 조사하기 위해 XRD,

DSC, EDS, AAS, 양극 분극 실험, 미세 비커스 경도기 등을 이용하여 상, 변태온도, 조성, 내식성, 그리고 경도를 평가하였다.

NiTiAg 합금에서는 은과 titanium의 융점차가 커서 은의 회수율이 낮아 은이 NiTi 합금에 잘 용해되지 않았으며, 은을 NiTi 합금에 첨가한 결과 변태온도범위가 100℃ 이상으로 높아졌고 실온에서 단사정의 마르텐사이트 상을 안정화시켰다. X선 회절분석 결과 마르

텐사이트 상과 오스테나이트 상이 혼재했다.

TiAg 합금에서는 Ti에 비하여 경도, 내식성, beta-titanium상 안정화 효과가 증가하였다.

따라서 은을 Ti에 첨가하는 경우 내식성과 물리적 성질을 개선하며 첨가량에 영향을 받는 것으로 보인다.

[영문]

Equiatomic and near-equiatomic nickel-titanium alloys have shape memory effect and superelasticity. However nickel-titanium alloys are extremely sensitive to the precise nickel-titanium ratio and alloying additions. Allergic reaction due to nickel release in the human body is suspected. Titanium has good biocompatibility,

but has low formability and joinability, also is weak to fracture. The purpose of this study was to investigate the effect of silver addition to nickel-titanium alloy and titanium for dental and medical application.

Arc melting process was used to fabricate nickel-titanium-silver alloys and t itanium-silver alloys. The casts were heat-treated in a vacuum furnace at 950℃ for 72 hours to homogenize their composition. Subsequently, they were hot-rolled at 950℃ to obtain the plate samples and annealed in a vacuum furnace at 950℃. To investigate the properties of nickel-titanium-silver alloys and titanium-silver alloys, phases, transformation temperature, compositions, corrosion resistance and hardness were evaluated using X-ray diffractometer, differential scanning

calorimeter, energy dispersive spectroscopy or atomic absorption spectroscopy, potentiostat and micro-vickers hardness tester, respectively.

Nickel-titanium-silver alloys showed the low silver recovery rate for the cast due to its relatively low evaporation temperature, and showed low silver solubility to nickel-titanium alloys. Silver addition to nickel-titanium alloy increased

transition temperature range (TTR) above 100℃ and stabilized martensitic phase(monoclinic structure) at room temperature because Ms temperature was above room temperature. Martensitic and austenitic phase existed in x-ray diffraction patterns of solution annealed nickel-titanium-silver alloys. Silver addition(2.0~3.0 at%Ag) to titanium increased hardness, corrosion resistance and exhibited beta-titanium phase stabilization effect. Silver addition is considered to improve corrosion resistance and change largely the mechanical properties depending upon the amount of alloying addition.